Разделение азеотропных смесей

Азеотропные смеси при перегонке ведут себя подобно индивидуальным жидкостям, т. е. они кипят при постоянной температуре и не могут быть разделены на составные части дистилляцией из-за одинакового состава жидкой и паровой фаз. В том случае, когда жидкости, входящие в перегоняемую смесь, образуют азеотроп, ход дистилляции будет зависеть от исходного состава бинарного раствора, но в любом случае из него могут быть выделены только азеотроп и тот из компонентов, который присутствует в избытке по сравнению с составом азео­троп­ной смеси.

Азеотропные смеси образуются почти половиной из исследованных бинарных растворов. В связи с этим часто возникает практическая проблема выделения из азеотропов индивидуальных компонентов. В фармации это связано, например, с приготовлением абсолютного этилового спиртаиз спирта-ректификата(состав см. в п. 7.8), получаемого в промышленности.

Для разделения азеотропных смесей используются различные методы:

1) Перегонка при давлении, отличающемся от атмосферного. Поскольку свойства растворов, а, следовательно, и вид диаграммы кипения зависят от давления, то во многих случаях можно подобрать такое давление, при котором данная пара жидких компонентов не образует азеотропа. Если при таком давлении проводить фракционную перегонку, то из смеси можно выделить оба компонента в чистом виде.

2) Химическое связывание. Наиболее часто для выделения из азеотропа мажорного компонента применяется химическое связывание минорного, особенно тогда, когда этот последний не представляет большой ценности. Так, для получения абсолютного (100%-ного) спирта спирт-ректификат обрабатывается водоотнимающими средствами - безводными CuSO₄, CaO, BaO и др., - прочно связывающими воду, но химически не реагирующими со спиртом. После такой обработки при длительном нагревании вода связывается соответственно в кристаллогидрат или в гидроксид, При перегонке из смеси отгоняется практически чистый этанол. Так как абсолютный спирт очень гигроскопичен, он должен храниться в условиях, исключающих его контакт с водяными парами.

3) Образование тройных азеотропов. Минорный компонент смеси можно связать вместе с частью мажорного в тройной азеотроп при добавлении третьей жидкости. Например, вода, этиловый спирт и бензол могут образовать тройной азеотроп с составом 74% бензола + 19% этанола + 7% воды и с Т_кип 65^оС. При таком способе к спирту-ректификату добавляется точно рассчитанное количество бензола, достаточное для связывания всей воды. В результате перегонки такой смеси вначале отгоняется весь тройной азеотроп, а в кубовом остатке накапливается практически чистый этиловый спирт.